달리기는 뇌세포를 재구성하여 알츠하이머병에 대한 기억을 저장하는 유전자를 활성화합니다.

운동은 뇌에 도움이 될 뿐만 아니라 세포 수준에서 뇌를 변화시킵니다. 과학자들은 운동으로 활성화되는 주요 뇌 세포와 유전자가 알츠하이머병 퇴치에 도움이 될 수 있다는 사실을 발견했으며, 심지어 인간의 뇌에서도 그 효과를 검증했습니다. 출처: Shutterstock

매사추세츠 제너럴 브리검(Mass General Brigham) 연구진과 뉴욕 주립대 업스테이트 의대(SUNY Upstate Medical University) 연구진은 고급 단일핵 RNA 시퀀싱(snRNA-seq)과 알츠하이머병 연구에 널리 사용되는 전임상 모델을 활용하여 운동에 가장 잘 반응하는 특정 뇌세포 유형을 확인했습니다. 사람 샘플에서 검증된 이 연구 결과는 운동과 뇌 건강의 연관성을 밝히고 향후 약물 표적을 제시합니다. 연구 결과는 Nature Neuroscience에 게재되었습니다.

"운동이 뇌 보호에 도움이 된다는 사실은 오래전부터 알려져 왔지만, 어떤 세포가 그 역할을 하는지, 분자 수준에서 어떻게 작용하는지는 완전히 이해하지 못했습니다."라고 매사추세츠 종합병원 매캔스 뇌 건강 센터와 매사추세츠 종합병원의 운동 신경 보호 프로그램 책임자이자 신경과학자 크리스티안 D. 랜(Christiane D. Wrann, DVM, PhD)은 말했습니다. "이제 알츠하이머병 환자의 뇌 기억 중추에 있는 각 주요 세포 유형에 운동이 어떤 영향을 미치는지에 대한 상세한 지도를 확보했습니다."

이 연구는 기억과 학습에 중요한 역할을 하는 해마의 일부에 초점을 맞추었습니다. 해마는 알츠하이머병 초기에 손상되는 부위입니다. 연구팀은 비교적 새로운 기술인 단일핵 RNA 시퀀싱을 활용하여 연구자들이 단일 세포의 분자 수준에서 활동을 관찰하여 알츠하이머병과 같은 질병을 심층적으로 이해할 수 있도록 했습니다.

연구진은 알츠하이머병에 대한 일반적인 마우스 모델을 사용하여 쳇바퀴를 돌리는 실험을 진행했는데, 그 결과 운동을 하지 않는 마우스에 비해 기억력이 향상되었습니다. 그 후 수천 개의 개별 뇌세포에서 유전자 활동을 분석하여, 운동이 질병 관련 뇌세포 집단인 미세아교세포와 연구팀이 새롭게 발견한 특정 유형의 신경혈관 관련 성상세포(NVA)의 활동을 변화시킨다는 것을 발견했습니다. 신경혈관 관련 성상세포는 뇌의 혈관과 관련된 세포입니다. 더 나아가, 연구진은 대사 유전자인 Atpif1이 뇌에서 새로운 뉴런을 생성하는 중요한 조절 인자임을 확인했습니다. "새로운 표적 유전자 세트를 사용하여 신생 뉴런을 조절할 수 있었다는 것은 우리 연구의 가능성을 뒷받침합니다."라고 Wrann 박사 연구실에서 박사후 연구원으로 재직 중인 주저자 Joana Da Rocha 박사는 말했습니다.

연구 결과가 인간에게도 적용 가능한지 확인하기 위해 연구팀은 알츠하이머병 환자의 뇌 조직에 대한 대규모 데이터세트에서 연구 결과를 검증한 결과, 놀라운 유사점을 발견했습니다.

"이 연구는 운동이 뇌에 어떤 이점을 주는지 밝혀낼 뿐만 아니라, 향후 알츠하이머병 치료를 위한 세포 특이적 표적을 발견하는 데에도 기여합니다."라고 SUNY 업스테이트 의대의 생물통계학자이자 이 연구의 공동 수석 연구원인 네이선 터커는 말했습니다. "이 연구는 알츠하이머병 예방 및 치료를 연구하는 과학계에 귀중한 자료를 제공합니다."

저자: 다 로샤와 렌 외에도, 매사추세츠 제너럴 브리검(Mass General Brigham)의 저자로는 렌하오 루오, 피우스 슐라흐터, 루이스 모레이라, 모하메드 아리프 이크발, 폴라 쿤, 소피아 발라리스, 모하마드 R. 이슬람, 가브리엘 M. 가스너, 소피아 마주에라, 케일라 힐리, 산자나 샤스트리, 나다니엘 B. 히버트, 크리스틴 V. 모란-피게로아, 에린 B. 헤일리, 세마 아이가르, 크세니아 V. 카스타넨카 등이 있습니다. 미셸 L. 랜스, 로버트 S. 가드너, 라이언 D. 파이퍼, 로건 브레이스, 오스카 하라리, 브루노 A. 베니테스, 네이선 R. 터커 등이 있습니다.

공개: Wrann은 Aevum Therapeutics의 학술 공동 설립자이자 컨설턴트입니다. Wrann은 운동의 보호 분자 메커니즘을 활용하여 신경퇴행성 및 신경근육 질환을 치료하는 약물을 개발하는 회사인 Aevum Therapeutics에 재정적 지분을 보유하고 있습니다. Wrann의 지분은 매사추세츠 종합병원과 매사추세츠 종합 브리검 병원의 이해상충 정책에 따라 검토 및 관리됩니다.

자금 지원: 이 연구는 미국 국립보건원(NS117694, AG062904, AG064580, AG072054, HL140187, AG066171, AG057777, AG072464, NS118146, NS127211), 알츠하이머 치료 기금, 알츠하이머 협회 연구 보조금, McCance Center for Brain Health의 SPARC 상, Hassenfeld 임상 학자상, Claflin Distinguished Scholar 상, BIDMC 2023 Translational Research Hub Spark 보조금 상, Massachusetts General Hospital 의학 발견 기금(2024A022508), ADDF-Harrington의 일부 자금 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250613013831.htm